CONTROL DE MAQUINAS

Grupo 5

Ronald Cano CaladEdwin Andrs Bermudez Jose Daniel Jurado Norea

Trabajo Final:Implementacin secuencia FIFO en 3 motores

Profesor: Elkin Daro Prez

MedellnUniversidad de AntioquiaFacultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera Elctrica 2015

Introduccin

Durante el curso de accionamientos, se trataron diferentes temas relacionados con el control de mquinas, los cuales hoy nos permiten tener unas bases tericas para la realizacin de un trabajo final el cual tiene como objetivo principal aterrizar los temas aprendidos durante el curso.

El caso que trata el presente trabajo consiste en coordinar la entrada y salida de los motores de un accionamiento en intervalos de tiempo respetando una secuencia determinada tanto para la entrada como para salida de estos.

Se realiza el control manual y automtico de tres motores secuencia FIFO (First in, first out), el cual se desarroll por medio de programas de simulacin como CadeSimu ,Twido Suite y TIA portal, para esquematizarlo y verificar su funcionamiento, a fin de que con un buen mtodo de arranque y seleccin de motores, protecciones y conductores, el mtodo de control implementado sea eficiente y ptimo para procesos reales de acuerdo a la necesidad.

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1. Seleccin de cada motor de acuerdo al enunciado del problema, con sus especificaciones asuma un valor de potencia para la aplicacin y una marca a criterio.

Los tres motores de induccin trifsicos seleccionados son marca SIEMENS de velocidad 1800 RPM (4 polos) las potencia se escogieron de acuerdo a la carga que son ventiladores.Potencia (HP)Potencia (KW)In (A)Vn (V)N(RPM) (%)Tn (Nm)Tarr (de Tn)TIPOPolos

MOTOR 11.51.1252201650726.481.8B4

MOTOR 24313220165076.316.282.2B4

MOTOR 310.753.5220166069.24.291.9B4

Tabla 1. Caractersticas de los motores [1]

2. Se debe implementar sistemas de arranque a criterio, mnimo un arranque convencional y los otros pueden ser electrnicos

Arranque convencional:

Teniendo en cuenta que la carga son ventiladores y que los motores son menores de 4KW se utilizara un arranque directo, donde este tipo de arranque tiene las siguientes caractersticas: Arrancador de esquema simple Par de arranque importante en comparacin con otros Punta de intensidad importante

Arranque electrnico [4]:

Tipo de componenteVariador de velocidad

Nombre de componenteATV312

Potencia del motor4KW

Tensin de alimentacin 200-240V

Mxima corriente26.3A para 60s

3. seleccin de los dispositivos de mando y proteccin que requiere la aplicacin.

CantidadDispositivoCaractersticaFuncin

2XB4BD33Switche selector de manija negra 3 posiciones fijas 2 NA.Elemento para seleccionar el tipo de operacin Automtico -Manual.

3XB7EA31Pulsador, retorno por resorte de color verde, para marcha con 1 N/A.Elemento para iniciar el funcionamiento del motor (START).

3XB7EA42Pulsador, retorno por resorte de color rojo, para parada con 1 N/C.Elemento para detener el motor cuando est en funcionamiento (STOP).

1XCKP2110G11Con pulsador metlico.Interruptor utilizado paro el paro de emergencia del sistema.

Tabla 2.Dispositivos de mando [3]

4. Diagramas de potencia y control especificando calibres de conductores y protecciones trmicas y magnticas con sus respectivas curvas

La seleccin del cable para el sistema se obtiene tomando como referencia la corriente nominal que consumen los motores y se multiplica por un factor de 1.25 y de acuerdo con la norma tcnica RA8-003 de Empresas Pblicas de Medelln, los calibres de los conductores es:

In* 1.25 [A]Calibre[AWG]

Motor 15*1.25=6.2514

Motor 213*1.25=16.212

Motor 23.5*1.25=4.3714

Tabla 3. Calibre del conductor.

Tabla 4. Capacidad de corriente que soporta un conductor

Referencia con contactor TeSysAmperaje

Motor 1LRD125.50 a 8.0

Motor 2LRD2112 a 18

Motor 3LRD104 a 6

Tabla 5. Referencia proteccin trmica [2]Teniendo presente que el arranque es directo y que la corriente de arranque es de 4 a 8 In, tomando un factor de 5.5 la corriente de arranque es:

In*5.5Proteccin

Motor 15*5.5=27.5>28

Motor 213*5.5=71.5>72

Motor 33.5*5.5=19.25>20

Tabla 6. Proteccin magntica.

Arranque Estrella Delta

Figura 1.Diagrama de control y potencia de un arrancador estrella/deltaEn la figura 1 se observa el circuito para el arranque Estrella-Delta el cual funciona de la siguiente forma. Al presionar el botn de STAR1 se activa la bobina KMY la cual conecta al motor en Y e inmediatamente comienza el conteo para el cambio a conexin Delta.

5. Tiempo de funcionamiento de uno de los motores del proceso, lo que equivale al algoritmo de control horometros en horas-minutos-segundos. Figura 2. Horometro en horas-minutos-segundos6. Algoritmo de control en PLC twido Y PLC siemens S71200

Problema a resolver:

Diseo del siguiente sistema de control:

Sistema de control manual automtico de tres motores secuencia FIFO

Descripcin del proceso:

El sistema tiene un selector manual automtico Paro de emergencia Start stop para cada motor en modo manual Start stop modo automtico Proteccin trmica de cada motor Cada motor debe arrancar en estrella-delta

Funcionamiento del proceso

Cuando el selector esta en manual los motores se accionan cada uno desde su estacin de mando cumpliendo la secuencia de arranque y paro.

Cuando el selector esta en automtico el sistema se inicia desde el Start y la secuencia se acciona en automtico por tiempo, y desde el stop se detiene el proceso en automtico cumpliendo la secuencia.

Si se presenta una falla de cualquiera de los motores el proceso se detiene instantneamente y genera una alarma visual flachando hasta resetear la falla.

Paro de emergencia bloquea el sistema

Implementacin en Software

Para el desarrollo de la aplicacin se implementar 3 tipos de software (CADeSIMU, Twido Suite, Simatic), el primero es para verificar de manera didctica el funcionamiento de la secuencia. Los dos siguientes es con el fin de una posible implementacin a nivel laboral, ya que estos dos programas se utilizan mucho en los procesos industriales.Secuencia FIFO

Para implementar la secuencia FIFO (First In, First Out), se debe tener en cuenta que, independiente del modo implementado (Manual o Automtico), para el encendido el MOTOR 1 debe ser el primero en ser accionado, luego el MOTOR 2 y posteriormente el MOTOR 3 siempre y cuando el motor que fue activado antes este activado. Para el apagado ocurre algo similar.

Implementacin CADeSIMU

Se tendrn varios montajes en este software con el fin de realizar el proceso por etapas, para al final integrar todos los montajes.

Selector Modo Manual o Automtico

Figura 6. Circuito selector de modo.

En la figura 6 se observa el circuito selector de modo el cual est diseado de tal manera que si est en funcionamiento el modo manual quede inhabilitado el modo automtico y viceversa. El circuito tambin cuenta con un paro de emergencia por si se quiere anular el modo seleccionado.

Modo Manual

Figura 7. Circuito Modo Manual

En la figura 7 se observa el montaje realizado para implementar el modo manual de la secuencia FIFO. Se tuvo en cuenta que es necesaria una parada de emergencia por si ocurre una falla en alguno de los motores y se debe parar el proceso inmediatamente. Cada motor cuenta con una proteccin trmica, una botn de Start y uno de Pare. Aunque ninguno se accionar si no cumple con la secuencia FIFO.

Modo Automtico

Figura 8. Circuito modo automtico

En la figura 8 se implement el modo automtico el cual realizar una secuencia FIFO. El montaje consta de un botn de encendido y apagado general, adems de un botn de paro de emergencia por si ocurre una falla en cualquiera de los motores. Al presionar el botn de STAR1 se activa el MOTOR1 e inmediatamente comienza el conteo para el encendido del MOTOR2, cuando se activa el MOTOR2 inmediatamente comienza el conteo para que se encienda el MOTOR3. Para el apagado ocurre un comportamiento similar. Los tiempos de encendido y apagado son iguales.

Sistema Completo Manual Automtico

Figura 9. Circuito funcionamiento completo..

En la figura 9 se observa el montaje completo de funcionamiento el cual integra el modo Manual y el Automtico. El selector de modo est configurado de igual forma que la cuando estaba independientemente. Implementacin Twido Suite

Para la implementacin en este software se tuvieron en cuenta las mismas especificaciones que se tuvieron con el software CADeSIMU. Incluso dicho software fue de gran ayuda para el montaje en Twido

Selector Manual-Automtico

Figura10. Circuito selector de modo

Listado de Variables

Figura 11.Listado de variables selector de modo

Modo Manual

Figura 12. Montaje funcionamiento modo manual

Listado variables Modo Manual

Figura 13. Listado de variables Modo Manual

Modo Automatico

Figura 14. Montaje funcionamiento modo automtico

Lista de entradas Modo Automtico

Figura 15. Listado de variables para modo automtico

Alarma Mal funcionamiento

Funcionamiento Completo Manual-Automtico

Figura 16. Montaje del funcionamiento completo

Listado de variables del funcionamiento completo

Figura 17. Listado de variables para el funcionamiento completo

Implementacin TIAPORTAL

Conclusiones

Se puede observar dependiendo del tipo de carga a utilizar se debe seleccionar un motor adecuado para esta, que tenga un par de arranque suficiente para accionar la carga a trabajar.

Comparando el programa Siemens S7 1200 con el Twido observamos muchas semejanzas en la forma de programar y en la forma de llamar a los diferentes elementos, por lo que se puede decir que si un programa determinado funciona normalmente en Twido, se puede decir que este tambin funcionara en Siemens.}

Bibliografa

[1] http://prof.usb.ve/jaller/Guia_Maq_pdf/cat_motores_ind.pdf

[2]http://www.schneider-electric.com.co/documents/local/ListadePrecios/Lista_de_Precios_2014_Schneider_Electric_Capitulo_3_Automatizacion_y_control_industrial_%20variacion_de_velocidad.pdf

[3]http://www.eschneider.pl/produktnet/index.php?advanced=0&&id_produktu=XB7EA42&sort=9

[4]http://www.ops-ecat.schneider-electric.com/ecatalogue/browse.do ?cat_id=BU_AUT_2656_L3_Z002&conf=seo&el_typ=product&nod_id=0000000005&prd_id=ATV312HU40M3&scp_id=Z002